DE2507657A1 - CONVERTER SYSTEM - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Wandlersysteme, insbesondere Abfüiilsysteme, namentlich Abfühlsender- und -empfängersysteme zur Verwendung bei Abfühlmessungen aus von dem Sender entfernten Stellen.The invention relates to converter systems, in particular filling systems, namely sensing transmitter and receiver systems for use in sensing measurements from locations remote from the transmitter.
Die konventionelle Anordnung für die Verwendung einer Mehrzahl von Fernwandlern einschließlich Fernsendeeinrichtungen für das Zusammenwirken mit einem einzigen Empfänger benutzt Radiofrequenz-Übertragung und Veränderliche-Frequenz-Signale zur Anzeige eines sich ändernden Parameters. Eine konventionelle Form eines gewandelten Parameters ist die der Temperaturmessung. In Umgebungen, in denen viele ΐ/andler-Sender in ständigem Betrieb innerhalb eines verhältnismäßig dicht benachbarten Nahbereichs arbeiten, ist es außerordentlich schwer für eine Empfängereinheit, zwischen den verschiedenen von unterschiedlichen "Wandlern ausgesandten Signalen zu unterscheiden. Ferner muß die Verwendung einer sich ändernden Frequenz zur Anzeige sich ändernder Parameter notwendigerweise zur Benutzung eines Empfängers führen, der zum Empfang des übertragenen Frequenzbereichs befähigt ist. Es ist also notwendig, den Empfänger wiederholt abzustimmen, um zu gewährleisten, daß die Übertragungsfrequenz mit der aufgenommenen Frequenz übereinstimmt. InThe conventional arrangement for using a plurality of remote transducers including remote transmitter facilities uses radio frequency transmission and variable frequency signals to interact with a single receiver to display a changing parameter. A conventional form of a transformed one The parameter is that of the temperature measurement. In environments where many ΐ / andler transmitters are in constant use Working within a relatively close proximity is extremely difficult for a receiver unit, between the different to distinguish between different "transducers transmitted signals. Furthermore, the use of a changing Frequency to display changing parameters necessarily lead to the use of a receiver, that is capable of receiving the transmitted frequency range. So it is necessary to reconcile the recipient repeatedly, to ensure that the transmission frequency matches the recorded frequency. In
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einer eine Mehrzahl von Sendern betreibenden Umgebung ist es oft erforderlich, zur Vermeidung eines Überlappens von übertragenen Signalen jeden der Sender zu veranlassen, über einen anderen Frequenzbereich zu senden, wodurch entweder eine Mehrzahl von Empfängern oder ein einziger Empfänger notwendig wird, der auf den Smpfang jeder einzelnen Sendefrequonz abgestimmt v/erden nuß. Ferner führt die verhältnismäßig hohe Stromaufnahme konventioneller Sender zum Erfordernis großer Batteriestromlieferungen oder verkürzter Batterielebensdauer, wodurch die Verwendung solcher Einheiten in einer Kiniaturisiorunc und Tragbarkeit verlangenden Umgebung erschwert wird. In einer Umgebung, z.B. dem medizinischen Bereich, ist die Verwendung eines tragbaren Niedrigstrom-Sendei-s von verhältnismäßig geringer Größe, der sich an dem menschlichen Körper anbringen läßt, dessen Temperatur gewandelt und übertragen werden soll, sehr wünschenswert.In an environment operating a plurality of transmitters, it is often necessary to avoid overlapping to cause each of the transmitters of transmitted signals to transmit over a different frequency range, whereby either a plurality of receivers or a single receiver is necessary to respond to the reception each individual transmission frequency must be matched. Furthermore, the relatively high power consumption leads to conventional Transmitters to require large battery power supplies or shortened battery life, thereby the use of such units in a Kiniaturisiorunc and portability-demanding environment. In an environment, e.g. the medical field, is the use of a portable low-power transmitter from relatively small size, which can be attached to the human body, its temperature changed and to be transferred, very desirable.
Es ist deshalb Hauptaufgabe der Erfindung, ein v/andlersystem vorzusehen, das einen in drahtloser Verbindung miteinander stehenden Sender und Empfänger verwendet und nicht auf der Radiofrequenzübertragung beruht.It is therefore the main object of the invention to provide a converter system provide that uses a wirelessly connected transmitter and receiver and is not based on radio frequency transmission.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hehrzahl von Wandler-Sendern vorzusehen, die mit einem einzigen Empfänger zusammenarbeiten, der keine spezielle Abstimmung für jeden Sender benötigt und der befähigt ist, alle gesandten Signale voneinander zu unterscheiden.Another object of the invention is to provide a plurality of transducer transmitters that can be connected to a single Collaborate receivers who do not require special tuning for each transmitter and who are able to to distinguish all sent signals from each other.
Die vorerwähnten Aufgaben v/erden erfindungsgomäß gelöst durch Verwendung einer elektrostatischen oder kapazitiven Kopplung zwischen dem Sender und dem Empfänger und durch die Übermittlung der Information zwischen ihnen mittels einer asymmetrischen Rechteckwelle oder einer aperiodischen Impulsfolge-, Durch verhältnismäßig niedrige Wahl der Frequenz der Impulsfolge innerhalb des Hörbereichs in. Gegen-The aforementioned objects are achieved according to the invention by using an electrostatic or capacitive one Coupling between the transmitter and the receiver and by means of the transmission of information between them an asymmetrical square wave or an aperiodic pulse train, by choosing a relatively low frequency the pulse train within the listening area in.
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satz zu den Radiofrequenzbereich läßt sich ein einziger Empfänger zum Ablesen der Signale von einem gewühlten Sender benutzen ohne die Notwendigkeit einer Frequenzeinstellung durch EmpiCänger-Bediener.sentence to the radio frequency range can be a single Use receivers to read the signals from a dialed transmitter without the need to adjust the frequency by EmpiCänger server.
Die Vorteile der vorerwähnten Anordnung gegenüber einen konventionellen ¥andler-Sender-Empfänger-System liegen auf der Hand, insbesondere auf dem Gebiet der medizinischen Instrumentierung. Durch Verwendung eines therriiscli empfindlichen T.iandler-Senders, der einen verhältnismäßig geringen Stromverbrauch hat, läßt sich ein verhältnismäßig kleiner elektronischer Stromkreis so konstruieren, daß er mittels eines geeigneten ICLebstoffs auf einem geeigneten, temperaturgebenden Bereich eines Patienten befestigbar ist. Der Empfänger kann dann als eine kleine, batteriebetriebene Einheit verwendet werden, die eine Pflegerin oder ein Assistent neben das Bett bringen kann, um den Ausgang des Patienten-Senders zu überwachen,. So kann die Pflegerin oder der Assistent die Temperatur des Patienten bestimmen, ohne diesen zu stören. Ferner läßt sich der 'Wandler-Sender auf ständigen Betrieb schalten, sobald der Patient im Krankenhaus aufgenommen ist, so daß die Pflegerin oder der Assistent die Temperatur des Patienten wie gewünscht ermitteln können, ohne unzulässige Wartezeit, wie sie bei konventioneller Quecksilber-Thermometer-Heßtechnik erforderlich ist. Die klinische ebenso vie die wirtschaftliche Wünschbarkeit ist also augenscheinlich.The advantages of the aforementioned arrangement over a conventional andler-transmitter-receiver system are obvious, especially in the field of medical instrumentation. By using a thermally sensitive T .iandler transmitter, which has a relatively low power consumption, a relatively small electronic circuit can be constructed in such a way that it can be attached to a suitable temperature-giving area of a patient by means of a suitable IC adhesive. The receiver can then be used as a small, battery-operated unit that a nurse or assistant can bring next to the bed to monitor the patient transmitter output. In this way, the nurse or assistant can determine the patient's temperature without disturbing them. Furthermore, the 'transducer transmitter can be switched to continuous operation as soon as the patient is admitted to the hospital, so that the nurse or assistant can determine the patient's temperature as desired, without inadmissible waiting time, as is the case with conventional mercury thermometer heating technology is required. The clinical as well as the economic desirability are thus evident.
Die vorerwähnten Gegenstände und die kurze Beschreibung werden verständlicher durch die folgende, mehr ins Einzelne gehende Beschreibung und die Zeichnung. In dieser zeigen: 'The aforementioned items and the brief description will be more understandable through the following, more detailed description and drawing. In this demonstrate: '
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Wandler-Sender-Empfanger-Systems gemäß der Erfindung j ,1 shows a block diagram of a converter-transmitter-receiver system according to the invention j,
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Pig. 2 A ein Schaltbild eines Multivibrators, der für die Asymmetrie temperaturabhängige Bauteile verwendet;Pig. 2A is a circuit diagram of a multivibrator that is temperature-dependent for asymmetry Components used;
Fig. 2 B eine Abwandlung, die zu einer aperiodischen Impulsfolge führt, die eine asym metrische Wellenform vorsieht;Fig. 2 B shows a modification that leads to an aperiodic pulse train, which is an asymmetrical Waveform provides;
Fig. 2 C eine bevorzugte Form eines Multivibrators, der gemäß der Erfindung benutzt wird, um eine Wellenform vorzusehen, die für die direkte Kopplung an die Antenne geeignet ist und den zusätzlichen Vorteil eines geringen Energieverbrauchs aufweist;Fig. 2C shows a preferred form of multivibrator used in accordance with the invention provide a waveform suitable for direct coupling to the antenna and has the added benefit of low energy consumption;
Fig. 3 A - E die Wellenformen, die gemäß den Schaltungen nach Fig. 2 A, 2 B und 2 C erzeugt werden;3 A-E show the waveforms generated according to the circuits 2 A, 2 B and 2 C are generated;
Fig. 4 A, 4 B bevorzugte Empfängerbauarten, die mit den Sender-Elementen nach Fig. 2 zusammenwirken;FIGS. 4 A, 4 B show preferred types of receivers which are connected to the transmitter elements according to FIG cooperate;
Fig. 5 A - E Wellenformen, die gemäß Empfängern nach Fig. 4 A und 4 B erzeugt werden;5 A-E waveforms generated according to receivers according to Figures 4 A and 4 B are generated;
Fig. 6 eine Analog-Meßvorrichtungsanzeige, die mit den Empfängern nach Fig. 4 verwendbar ist;Figure 6 is an analog meter display showing can be used with the receivers of Figure 4;
Fig. 7 ein Digital-Ausgangs-Anzeigegerät, das mit dem Empfänger nach Fig. 4 B verwendbar ist; undFIG. 7 shows a digital output display device which can be used with the receiver according to FIG. 4B is; and
Fig. 8 eine alternative Form einer Schaltung, die erforderlich ist zur Erzielung eines positiven Ausgangs in Übereinstimmung mit der Verwendung des in Fig. 2 B dargestellten Senders in Verbindung mit der in Fig. 4 A dargestellten Empfangseinheit.Figure 8 shows an alternative form of circuitry required to achieve a positive output in accordance with the use of that shown in Figure 2B Transmitter in connection with the receiving unit shown in Fig. 4A.
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In Fig. 1 ist das Wandler-Sender-Empfänger-System veranschaulicht, das gemäß der Erfindung benutzt wird. Wie ersichtlich, ist eine Hehrzahl von Sendern T-,, T0, T-, usw. jeweils mit einer Mehrzahl von Wandler-Eingängen TD, , TD0 usw. versehen. Für die Temperaturmessung können die Wandler "temperaturempfindliche Bauteile wie z. B. Widerstände oder Kondensatoren sein, die sich in der Höhe eines menschlichen Körpers befinden, dessen Temperatur gemessen v/erden soll. Die Wandler-Signale werden innerhalb jedes der Sender in eine elektrische Wiedergabe umgewandelt und längs der Ausgangsleitungen 01, 02 und 03 der jeweiligen Ausgangselektrode S zugeführt, die fürReferring to Figure 1, there is illustrated the transducer-transceiver system used in accordance with the invention. As can be seen, a plurality of transmitters T-, T 0 , T-, etc. are each provided with a plurality of converter inputs TD, TD 0 , etc. For temperature measurement, the transducers can be temperature-sensitive components such as resistors or capacitors located at the height of a human body whose temperature is to be measured. The transducer signals are converted into an electrical reproduction within each of the transmitters converted and fed along the output lines 01, 02 and 03 of the respective output electrode S, which for
die Zwecke der Beschreibung als Antennen TAn, TA0, TA7 bezeichnet werden. ι d j the purposes of the description are referred to as antennas TA n , TA 0 , TA 7 . ι dj
usw / Eine Empfangereinheit R ist mit einer Empfangselektrode versehen, die für die Zwecke der Beschreibung auch als eine .Antenne RA bezeichnet wird, sowie mit einem Ausgangsanzeiger I. Wenn es gewünscht wird, den Ausgang irgendeines der arbeitenden Sender festzustellen, wird die Empfangsantenne RA in die Nähe der gewünschten der Sender-Antennen TA1, TA0, TA, usw. gebracht.etc / A receiving unit R is provided with a receiving electrode, which for the purposes of description will also be referred to as an .Antenne RA, and an output indicator I. If it is desired to determine the output of any of the operating transmitters, the receiving antenna RA in brought the proximity of the desired one of the transmitter antennas TA 1 , TA 0 , TA, etc.
In gewissen Umgebungen, wie insbesondere zur Verwendung in einem Krankenhaus, ist es besonders wünschenswert für alle Sender, daß sie übereinstimmen, so daß ein einziges Heßinstrument benutzt werden kann, um die Temperatur aller Patienten unter der Überwachung durch einen Assistenten zu beobachten.. In dieser Situation wie auch in anderen Situationen, die ähnliche Meßkriterien benötigen, wird es notwendig, den Sendebereich zu begrenzen, um Störungen durch benachbarte Sender-Einheiten zu vermeiden. Es wurde festgestellt, daß dies durch eine elektrostatische oder kapazitive Kopplung zwischen dem Sender und dem Empfänger bei niedriger Frequenz anstatt von Radiofrequenz erreicht werden kann. Die Verwendung der Kapazitivkopplungsantennen gestattet eine zuverlässige und drahtlose Form der Übertragung mit einem verhältnismäßig geringemIn certain environments, particularly for use in a hospital, it is particularly desirable for all transmitters match so that a single measuring instrument can be used to measure the temperature to observe all patients under the supervision of an assistant .. In this situation as well as in In other situations that require similar measurement criteria, it becomes necessary to limit the transmission range in order to avoid interference to be avoided by neighboring transmitter units. It was found that this was due to an electrostatic or capacitive coupling between the transmitter and the receiver at low frequency instead of radio frequency can be reached. The use of the capacitive coupling antennas allows a reliable and wireless Form of transfer with a relatively low
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Störungsmuster, indem lediglich durch Verbringen der Empfangsantenne in dichte Nachbarschaft zu der Sendeantenne gearbeitet wird. Ferner erlaubt die Verwendung eines solchen Systems den ständigen Betrieb aller Sender, so daß das Erfordernis der Einzeleinschaltung, wenn eine Ablesung gewünscht wird, vermieden wird.Interference pattern by simply moving the receiving antenna in close proximity to the transmitting antenna is being worked on. Furthermore, the use of such a system allows the continuous operation of all transmitters, so that the need to turn it on when a reading is desired is avoided.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sollen verschiedene Sender-Einrichtungen erläutert werden, um die Wirkungsweise der Erfindung zu veranschaulichen.Referring to FIG. 2, various transmitter devices to illustrate the operation of the invention.
Zu Fig. 2A ist ein grundsätzlicher elektronischer Temperatur-Abfühlkreis veranschaulicht. Dieser Abfühlkreis stellt einen Standard-Multivibrator dar, dessen Ausgänge an den Punkten A und B in den graphischen Beziehungen nach Fig. 3A und 3B dargestellt sind. In diesem Schaltkreis ist der Zeitraum t-, nach Fig. 3A und 3B bestimmt durch das und proportional zu dem Produkt R-iC-, und der Zeitraum tp zu RpCp. Die Widerstände R7 und R1x sehen eine Vorspannung für die hin- und her gehenden Schalter vor, die von den Transistoren Q1 und Q2 dargestellt werden. Die Wirkungsweise des Multivibrators ist die übliche und braucht nicht auseinandergesetzt zu werden. Durch Verwendung temperaturempfindlicher Widerstände und Kondensatoren lassen sich die Zeiten t^ und t^ temperaturabhängig machen. Es ist ersichtlich, daß die temperaturabhängige Frequenz des Ausgangs des Schaltkreises durch irgendein konventionelles Frequenzmeßsystern gemessen werden kann. Es liegt jedoch ein Nachteil der Verwendung einer Frequenzmessung als der Grundlage des Empfangs in der Tatsache, daß die von einem Multivibrator erzeugte Frequenz beim freien Lauf abhängig von der Spannung ist, die an den ganzen Schaltkreis gelegt wird. Ferner ist für eine batteriegespeiste Arbeitsweise über den Zeitraum eines normalen Krankenhausaufenthalts oder bei unzugänglicher oder sonstiger Fernverwendung ein Wechsel der Speisespannung infolge Batterieerschöpfung notwendigerweise zu über-Referring to Figure 2A, a basic electronic temperature sensing circuit is illustrated. This sensing circuit represents a standard multivibrator, the outputs of which at points A and B are shown in the graphical relationships of Figures 3A and 3B. In this circuit, the time period t-, according to FIGS. 3A and 3B, is determined by and proportional to the product R-iC-, and the time period tp is determined by RpCp. Resistors R 7 and R 1x bias the reciprocating switches represented by transistors Q 1 and Q 2 . The mode of operation of the multivibrator is the usual one and does not need to be explained. By using temperature-sensitive resistors and capacitors, the times t ^ and t ^ can be made temperature-dependent. It can be seen that the temperature dependent frequency of the output of the circuit can be measured by any conventional frequency measurement system. However, a disadvantage of using frequency measurement as the basis of reception lies in the fact that the frequency generated by a multivibrator in free running is dependent on the voltage applied to the whole circuit. Furthermore, for battery-powered operation over the period of a normal hospital stay or in the case of inaccessible or other remote use, a change in the supply voltage due to battery exhaustion must necessarily be exceeded.
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■winden, un einen befriedigenden Betrieb zu ermöglichen. "Wenn also der Widerstand R-, so gewählt wird, daß er einen Teriperaturkoeffizienten hat, der von dem Temperaturkoeffizienten von R0 abweicht, wird das Verhältnis der Zeiträume t-, und to temperaturabhängig sein, jedoch unabhängig von der Speisespannung. Hit anderen Worten, obwohl die Frequenz der von dem Hultivibrator, der in Fig. 2Δ veranschaulicht ist, erzeugten Wellenform sich verändern wird, wenn die Spannung sich ändert, ändert sich das Verhältnis der Zeiträume t-, und tp nicht in Übereinstimmung mit der Speisespannung, sondern nur mit der 'temperatur. Alternativ ist es möglich, Kondensatoren wie z.B. Cn und Cp mit den gleichen Ergebnissen zu benutzen, die unterschiedliche Temperaturkoeffizienten haben. Ferner ist'auch eine Kombination von verschiedenen Koeffizienten sowohl für Widerstände als auch Kondensatoren möglich und bietet die größte Empfindlichkeit bei der sich ergebenden Anzeige.■ wind to enable satisfactory operation. "If the resistance R- is chosen so that it has a temperature coefficient which deviates from the temperature coefficient of R 0 , the ratio of the periods t- and t o will be temperature-dependent, but independent of the supply voltage. In other words Although the frequency of the waveform generated by the multivibrator illustrated in Fig. 2Δ will change as the voltage changes, the ratio of the periods t- and tp does not change in accordance with the supply voltage, but only with Alternatively, it is possible to use capacitors such as C n and Cp with the same results that have different temperature coefficients. Furthermore, a combination of different coefficients for both resistors and capacitors is possible and offers the greatest sensitivity the resulting display.
Die Kapazitivkopplung zwischen Sender und Empfänger orfordert ein Ansteig- und Abfallverhältnis, das an den Übergängen des Multivibrators auftritt, das verhältnismäßig groß sein muß, um eine angemessene Kopplung über die Kapazitivlücke vorzusehen. Der konventionelle astabile Hultivibrator, der in Fig. 2A dargestellt ist, führt zu einem verhältnismäßig langsamen Anstiegsverhältnis, wie sich aus Fig. 3A ergibt, am Beginn des t-,-Impulses oder nach Fig. 3B am Beginn des to-Impulses. Als Ergebnis ist das Verhältnis von t-, zu t2 wegen der unbestimmten Verbindung zwischen t-, und tp schwierig zu bestimmen, wie sehr deutlich aus Fig. 3B ersichtlich. Das niedrige Anstiegsverhältnis führt zu einer Veränderung des gemessenen Zeitraums.The capacitive coupling between transmitter and receiver requires a rise and fall ratio that occurs at the transitions of the multivibrator, which must be relatively large in order to provide adequate coupling across the capacitive gap. The conventional astable multivibrator shown in FIG. 2A leads to a relatively slow rise ratio, as can be seen from FIG. 3A, at the beginning of the t - pulse or, according to FIG. 3B, at the beginning of the t o pulse. As a result, the ratio of t- to t 2 is difficult to determine because of the indeterminate connection between t- and tp, as can be seen very clearly from FIG. 3B. The low rise ratio leads to a change in the measured period.
_ ι_ ι
±n Fig. 2B ist ein "erfahren zur Verminderung dieser Veränderung veranschaulicht. Zusätzlich zu den konventionellen quer'gekoppelten ersten und zweiten Schaltstufen Q-,± n Fig. 2B is an "experienced in reducing this change illustrated. In addition to the conventional cross-coupled first and second switching stages Q-,
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und Qp, die den Multivibrator bilden, ist eine Kondensator-Dioden-Schaltung an die beiden Punkte Δ und B gekoppelt, um den scharf ansteigenden, in Fig. 3C veranschaulichten Impuls zu erzeugen. Die in Fig. 3C veranschaulichte Charakteristik gibt den Ausgangsimpuls wieder, der an der Stelle C in dem Schaltkreis jedesmal auftritt, wenn die Spannung an dem Punkt A infolge des Anschaltens des Transistors Q-, über den Kondensator C7 an die Basis Q7 infolge der Wirkung der Dioden D-,/Dp abfällt. Ein ähnlicher Impuls tritt an der Stelle C jedesmal auf, wenn die Spannung an dem Punkt B abfällt infolge des Anschaltens des Transistors Qp über den Kondensator Cr an die Basis des Transistors Q-, infolge der Wirkung der Dioden Ώ-./Ώ, . Die sich ergebende Wellenform ist in Fig. 3C dargestellt. Wie ersichtlich ist, besteht die Wellenform nach Fig. 3C aus einer Impulsfolge mit abwechselnd langen und kurzen Zeiträumen entsprechend t-, und tp» die durch scharf ansteigende Spitzen charakterisiert ist, wobei das Verhältnis der Zwischenräume in Übereinstimmung mit den Temperaturkoeffizienten bestimmt ist, die durch die Widerstände R-, und R0 oder durch die Kondensatoren C, und Cp in derselben V/eise bestimmt werden, wie in Verbindung mit Fig. 2A beschrieben. Diese Impulsfolge kann gesendet werden durch Verbinden des Punktes C mit der Antenne zur Kopplung mit einem Empfänger und stellt einen geeigneten aperiodischen Impulszug dar.and Qp, which form the multivibrator, a capacitor-diode circuit is coupled to the two points Δ and B to produce the sharply rising pulse illustrated in FIG. 3C. The characteristic illustrated in FIG. 3C represents the output pulse which occurs at point C in the circuit each time the voltage at point A due to the turning on of transistor Q-, via capacitor C 7 to base Q 7 as a result of the Effect of the diodes D -, / Dp drops. A similar pulse occurs at point C every time the voltage at point B drops due to the turning on of transistor Qp via capacitor Cr to the base of transistor Q-, due to the action of diodes Ώ -. / Ώ,. The resulting waveform is shown in Figure 3C. As can be seen, the waveform of FIG. 3C consists of a pulse train with alternating long and short periods corresponding to t- and tp », which is characterized by sharply rising peaks, the ratio of the gaps being determined in accordance with the temperature coefficients given by the resistances R-, and R 0 or by the capacitors C, and Cp can be determined in the same way as described in connection with FIG. 2A. This pulse train can be sent by connecting point C to the antenna for coupling to a receiver and constitutes a suitable aperiodic pulse train.
Es ist aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, daß die ideale Wellenform eine Wellenform sein wird, die einen Ausgang hat, der nur aus dem Zeitraumverhältnis zwischen t-, und tp besteht und die kürzeste Anstiegszeit hat, die für eine maximale Kapazitivkopplung über die Antennenlücke möglich ist. In Fig. 2C ist eine bevorzugte Schaltung für die Erzeugung einer geeigneten Wellenform veranschaulicht. Der in Fig. 2C veranschaulichte Schaltkreis besteht aus zweifach quergekoppelten Transistor-It can be seen from the foregoing description that the ideal waveform will be a waveform which has an output that only consists of the time ratio between t- and tp and the shortest rise time that is possible for maximum capacitive coupling across the antenna gap. In Figure 2C, one is preferred Circuit illustrated for generating a suitable waveform. The circuit illustrated in Figure 2C consists of double cross-coupled transistor
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Paaren. Die Querkopplung der Ein-Aus-Schaltwirkung der Transistoren ist derart, daß Q1 und Q^ eingeschaltet sind, während Q2 und Q^ abgeschaltet sind und umgekehrt. Die Verwendung dieser Schaltung führt zu einer spürbaren Verminderung der Schaltzeit ebenso wie zu einer Verminderung des Energieverbrauchs der Schaltung. Die Widerstände R-, und R0 oder die Kondensatoren CL und C0 lassen sich wieder zur Bestimmung der Teraperaturverhältnisse mittels unterschiedlicher Temperaturkoeffizienten verwenden. Andere Anordnungsmöglichkeiten werden in weiteren !einzelheiten noch beschrieben. Im Betrieb erfüllen die "Widerstände R-, und R^ eine ähnliche Funktion wie die Widerstände R, und R- in Fig. 2A, nämlich die der Vorspannung. In Fig. 2C sind jedoch die Widerstände R.-, und R^ hinsichtlich ihres Wertes vermindert und durch die Zufügung von Widerstands-Kondensator-Transistor-Schaltungen R(- C7 Q7 und Rg Cr Q^1 ergänzt. Im Betrieb schaltet, wenn der Transistor Q0 eingeschaltet ist, der Spannungsabfall an einem Punkt B1 den Transistor Q-, ab und gleichzeitig den Transistor Q-, infolge der Wirkung des Kondensators C- ein.Der geringe wirksame Widerstand von Rv und Q7 führt zu einem schnellen Anstieg der Spannung an dem Punkt A1. Der Basisstromfluß über den Widerstand Rj- hält die Spannung bei A1 aufrecht, nachdem die Wirkung des Kondensators C7 abnimmt. Eine ähnliche Wirkung an dem Punkt B1 tritt auf, wenn der Transistor Q-, wieder eingeschaltet wird und der Transistor Qp abgeschaltet. Die Wirkung des Kondensators C7, wenn der Transistor Q^ eingeschaltet wird, führt zum Abschalten des Transistors Q-. Der sich ergebende hohe Widerstand des Widerstands R-z und des Transsistors Q7 gestattet einen sehr geringen Stromfluß durch den Transistor Q-,, und deshalb ist der Energieverbrauch des Schaltkreises sehr niedrig. Wie oben bereits festgestellt wurde, ist ein geringer Energieverbrauch ein wichtiges und wünschenswertes Merkmal für die xlufrechterhaltung der Batterielebensdauer, besonders beiMating. The cross-coupling of the on-off switching action of the transistors is such that Q 1 and Q ^ are switched on, while Q 2 and Q ^ are switched off and vice versa. The use of this circuit leads to a noticeable reduction in the switching time as well as to a reduction in the power consumption of the circuit. The resistors R- and R 0 or the capacitors CL and C 0 can again be used to determine the temperature ratios by means of different temperature coefficients. Other possible arrangements are described in further details. In operation, the "resistors R-, and R ^" perform a similar function to the resistors R-, and R- in Fig. 2A, namely that of biasing Reduced value and supplemented by the addition of resistor-capacitor-transistor circuits R ( -C 7 Q 7 and Rg Cr Q ^ 1. In operation, when the transistor Q 0 is switched on, the voltage drop at a point B 1 switches the transistor Q-, from and at the same time the transistor Q-, as a result of the action of the capacitor C- in. The low effective resistance of R v and Q 7 leads to a rapid rise in the voltage at the point A 1. The base current flows through the resistor Rj- maintains the voltage at A 1 after the effect of capacitor C 7 decreases. A similar effect occurs at point B 1 when transistor Q-, is turned on again and transistor Qp is turned off. The effect of capacitor C 7 , when the transistor Q ^ is turned on, leads to the switching off of the transistor Q-. The resulting high resistance of resistor Rz and transistor Q 7 allows very little current to flow through transistor Q- ,, and therefore the power consumption of the circuit is very low. As noted above, low power consumption is an important and desirable feature for maintaining battery life, especially with
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Verwendung unter ständigen Sendebetrieb an einer entfernten Stelle, wie z.3. auf dem Körper eines Patienten für die Übertragung von Tenperaturdaten. Die komplenentären Transistorpaare lassen sich durch C/MOS-Umkehrer mit einer entsprechenden Verminderung des Energieverbrauchs ersetzen. In diesem Fall kann eine höhere · Speisespannung erforderlich sein.Use with continuous transmission at a remote location, such as 3. on a patient's body for the transmission of temperature data. The complementary transistor pairs can be converted by C / MOS inverters replace with a corresponding reduction in energy consumption. In this case, a higher Supply voltage may be required.
Wie bereits erwähnt wurde, ist das Verhältnis der Zeiträume zwischen dem Schalten der Transistoren und des Wandlers temperaturabhängig. Durch Wahl der Kondensatoren C-, und Cp Kiit kleinen Temperaturkoeffizient en, des Wi-derstands R-. mit einem vernachlässigbaren Tenperaturkoeffizienten und des Widerstands R- mit einem großen negativen Temperaturkoeffizienten (wie z.B. einer Thermistor-Vorrichtung) kann der Zeitraun t-^ fast konstant werden und der Zeitraum tp niit der Temperatur abnehmen. Das Verhältnis der Impulsbreite von t-, zu der Impulsperiode t-, + tp nimmt also mit zunehmender Temperatur zu. In einer Umgebung, wie bein klinischen Thermometer, in der nur eine begrenzte Veränderung erforderlich ist, verläuft die Verhältnisänderung fast linear mit der Temperaturänderung und läßt sich für die Temperaturanzeige benutzen. As mentioned earlier, this is the ratio of the time periods temperature-dependent between the switching of the transistors and the converter. By choosing the capacitors C-, and Cp Kiit small temperature coefficient en, des Resistance R-. with a negligible temperature coefficient and the resistance R- with a large negative temperature coefficient (such as a thermistor device) the time frame t- ^ can be almost constant and the period tp decrease with the temperature. The ratio of the pulse width of t- to the pulse period So t-, + tp increases with increasing temperature. In an environment such as a clinical thermometer in which only limited change is required the ratio change almost linearly with the temperature change and can be used for the temperature display.
Die Ausgangswellenformen an den Punkten A' und Bf sind in Fig. 3D und 3E dargestellt und veranschaulichen deutlich die höchst wünschenswerten Charakteristiken einer Sendevorrichtung, die erfindungsgemäß benutzt wird.The output waveforms at points A 'and B f are shown in Figures 3D and 3E and clearly illustrate the highly desirable characteristics of a transmitting device used in accordance with the present invention.
Es ist bemerkenswert, daß, obwohl Thermistoren als das Element mit dem großen Temperaturkoeffizienten für den Widerstand R^ erörtert werden, es klar ist, daß die Verwendung des Multivibrators nach Fig. 3C ebenfalls als Wandler für andere Arten von Veränderungen berücksichtigt werden sollte. So kann z. B. der als Widerstand R2 verwendeteIt is noteworthy that while thermistors are discussed as the large temperature coefficient element for resistance R ^, it is clear that the use of the multivibrator of Figure 3C as a transducer should also be considered for other types of changes. So z. B. used as resistor R 2
ThermistorThermistor
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auch ein Dehnungsmeßstreifen sein und so die Durchführung von Beanspruchungsmessungen in derselben Weise gestatten, d. h. Fern~Wandler-Übertragung, sowie Temperaturmessung. Die Verwendung eines Beanspruchungsmeßwiderstands (Dehnungsmeßstreifen) würde einen deutlichen Vorteil gegenüber konventioneller Beanspruchungsineß-Überwachung haben, insbesondere des umlaufenden Teils einer Maschine, da die konventionelle Verwendung·elektrischer Kontaktbürsten die Neigung zur Einführung von Rauschen in das übertragene Signal unterstützt. Es sollte beachtet werden, daß Temperaturwandler· für andere als klinische Zwecke verwendbar sind, wie z.B. zur Überwachung von Temperaturen an verschiedenen entfernten Stellen oder an umlaufenden Teilen.also be a strain gauge and so the carrying out of stress measurements in the same way allow d. H. Remote converter transmission and temperature measurement. The use of a stress measuring resistor (strain gauge) would be an obvious one Advantage over conventional exercise monitoring especially of the rotating part of a machine, since the conventional use of electrical Contact brushes support the tendency to introduce noise into the transmitted signal. It should be noted It will become apparent that temperature transducers can be used for purposes other than clinical, such as monitoring temperatures at various remote locations or on rotating parts.
In Fig. 4A und A-B sind Schaltungen für die Wiedergabe von Wellenformen dargestellt, die von dem Multivibrator nach Fig. 2B und 2C erzeugt werden. In Fig. 4A sind erste und zweite Funktionsverstärker A1 und Ap in einer Serien-Schaltung unter Verbindung des Ausgangs des Funktionsverstärkers Ap mit einem Flip-Flop FF-, dargestellt. Der Funktionsverstärker A-, hat einen hohen Verstärkungsgrad und einen nicht-umkehrenden Eingang, der an die Wandler-Antenne TA gekoppelt ist. Das Potentiometer P-, sieht eine Schwellenwerteinstellung über einen strombegrenzenden Widerstand R^ an dem nicht-umkehrenden Eingang des Funktionsverstärkers A1 vor. Ein Rückkopplungswiderstand Rg ist zwischen dem Ausgang des Verstärkers A1 und dem umkehrenden Eingang desselben vorgesehen, und ein weiterer Widerstand Rq koppelt den umkehrenden Eingang des Verstärkers A-, an ein Bezugsspannungsniveau. Es ist klar, daß Veränderungen in dem Eingangssignal über die kapazitive Antenne TA genau auf dem Verstärker A1 verfolgt werden, und daß so der Verstärkerausgang des Verstärkers A1 in enger Beziehung zu dem Anstieg- und Abfallverhältnis der Spannung an der Senderantenne TA steht.Circuits for reproducing waveforms generated by the multivibrator of FIGS. 2B and 2C are shown in FIGS. 4A and AB. 4A shows first and second functional amplifiers A 1 and Ap in a series circuit with the output of the functional amplifier Ap connected to a flip-flop FF-. The functional amplifier A- has a high gain and a non-inverting input which is coupled to the transducer antenna TA. The potentiometer P- provides a threshold value setting via a current-limiting resistor R ^ at the non-inverting input of the functional amplifier A 1 . A feedback resistor Rg is provided between the output of amplifier A 1 and the inverting input thereof, and another resistor Rq couples the inverting input of amplifier A- to a reference voltage level. It is clear that changes in the input signal via the capacitive antenna TA are precisely tracked on the amplifier A 1 and so that the amplifier output of the amplifier A 1 is closely related to the rise and fall ratio of the voltage on the transmitter antenna TA.
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Aufgenommene Wellenformen sind in Fig. 5A und 5B für Fig. 4a bzw. 4B dargestellt. Die Wellenformen in Fig. 5A entsprechen der Übertragung eines Signals durch den Senderkreis, der in Fig. 2B dargestellt ist, dessen Wellenform in Fig. 3C veranschaulicht -wird. Der Verstärker Ap in Fig. 43 ist als ein Rückkopplungsverstärker gekoppelt, der einen Eingangswiderstand R-jq» einen Rückkopplungswider stand R1-,, einen Schwellenwertwiderstand R1 und ein Schwellenwert-Einstellpotentiometer P2 hat. Die Wellenform nach Fig. 5D entspricht dem Ausgang E! des Verstärkers in Fig. 4B, die den Empfang eines Signals veranschaulicht, das durch die Schaltung nach Fig. 2C vorgesehen wird, dessen Wellenform in Fig. 3D dargestelltRecorded waveforms are shown in Figures 5A and 5B for Figures 4a and 4B, respectively. The waveforms in Fig. 5A correspond to the transmission of a signal by the transmitter circuit shown in Fig. 2B, the waveform of which is illustrated in Fig. 3C. The amplifier Ap in Fig. 43 is coupled as a feedback amplifier having an input resistor R-jq »a feedback resistor R 1 - ,, a threshold resistor R 1 and a threshold setting potentiometer P 2 . The waveform of Fig. 5D corresponds to the output E ! of the amplifier in Fig. 4B, which illustrates the reception of a signal provided by the circuit of Fig. 2C, the waveform of which is shown in Fig. 3D
Der Verstärker A2 in Fig. 4A ist ein Komparator und wird verwendet, um die Impulse aus dem Verstärker A-, für ihre zufriedenstellende Funktion als Zeitgeberimpulse zu formen, um den Flip-Flop-Kreis FF-, auszulösen zur Bildung der Rechteckwelleniiapulsfolge, die in Fig. 5B und 5C dargestellt ist, wobei Fig. 5B und 5C die Ausgänge Q und 71 des Flip-Flops FF1 nach Fig. 4A darstellen. Es dürfte klar sein, daß, da eine Verhältnisschaltung benutztwird, es notwendig ist zu wissen, welcher der Ausgänge Q oder 13 benutzt werden sollte für die Messung. Eine Schaltung zur Bestimmung des geeigneten, zu benutzenden Ausgangs ist mehr im einzelnen in Fig. 8 dargestellt und soll im Zusammenhang mit dieser Abbildung behandelt werden.The amplifier A 2 in Fig. 4A is a comparator and is used to shape the pulses from the amplifier A-, for their satisfactory function as timing pulses, to trigger the flip-flop circuit FF- to form the square wave pulse train which 5B and 5C, with FIGS. 5B and 5C showing the outputs Q and 71 of the flip-flop FF 1 of FIG. 4A. It will be understood that since a ratio circuit is used, it is necessary to know which of the outputs Q or 13 should be used for the measurement. Circuitry for determining the appropriate output to be used is shown in greater detail in FIG. 8 and will be discussed in conjunction with this figure.
Der Verstärker A2, der in Fig. 4B dargestellt ist, wird auch ειΐε ein Komparator benutzt und umfaßt einen Rückkopplungskreis, der so geschaltet ist, daß der Zustand des Komparators zu einem Wechsel nur veranlaßt wird, wenn der scharfe Anstieg oder Abfall des Ausgangs des Verstärkers A1 auftritt. Die Wandlerausgangswelle wird also dem Ausgang des Verstärkers A2, wie in Fig. 5E dargestellt, wiedergegeben. So können entweder die Schal-The amplifier A 2 , which is shown in Fig. 4B, is also used ειΐε a comparator and includes a feedback circuit which is connected so that the state of the comparator is only caused to change when the sharp rise or fall in the output of the Amplifier A 1 occurs. The transducer output wave is thus reproduced at the output of the amplifier A 2 , as shown in FIG. 5E. So either the
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tungen nach Fig. 4A oder Fig. 4B in Verbindung mit ihren geeigneten Sendern zur Erzeugung einer gleichen Ausganswellenform benutzt werden, wie in Fig. 5B oder C oder in Fig. 5E dargestellt.lines according to Fig. 4A or Fig. 4B in conjunction with their suitable transmitters for generating the same Output waveform can be used as shown in Fig. 5B or C or Fig. 5E.
Von der Empfängereinheit kann gewünscht werden, das Datensignal entweder in Analogform nämlich mittels eines Meßgeräts oder in Digitalform nämlich mittels einer Digitalanzeige auf einer leuchtenden Diode oder einem Flüssigkristall-Anzeigegerät wiederzugeben.The receiver unit may wish to transmit the data signal either in analog form, namely by means of a measuring device or in digital form namely by means of a digital display on a luminous diode or a liquid crystal display device.
In Fig. 5 ist die Umwandlung der Wandlerwellenform nach Fig. 3D, wie sie von der Empfangsschaltung nach Fig. 4b empfangen wird, in eine Spannung analog zu dem gewandelten Parameter veranschaulichte Der Funktionsverstärker A^ nach Fig. 6 ist mit einer ExponEntial-Fdickkopplungsschaltung versehen, die aus den Widerständen R-, -r und dem Kondensator C5 besteht und den Ausgang des Verstärkers A^ mit seinem umkehrenden Eingang koppelt.FIG. 5 shows the conversion of the converter waveform according to FIG. 3D, as it is received by the receiving circuit according to FIG. 4b, into a voltage analogous to the converted parameter. The functional amplifier A ^ according to FIG. 6 is provided with an exponential coupling circuit , which consists of the resistors R-, -r and the capacitor C 5 and couples the output of the amplifier A ^ with its inverting input.
Der Eingang des Verstärkers A^ über den Widerstand R-, jwird bestimmt durch einen Schaltmechanismus S-,, der für den Wechsel der Eingangsleitung zwischen einer Quelle eines Bezugspotentials und Erde unter der Steuerung durch die Spannung E1 sorgt. Zu diesem Zweck kann der Schaltmechanismus S-, ein Relais oder ein Festkörperschalter Qdgl. sein.The input of the amplifier A ^ through the resistor R-, j is determined by a switching mechanism S- ,, which provides for the change of the input line between a source of reference potential and earth under the control of the voltage E 1 . For this purpose, the switching mechanism S, a relay or a solid-state switch Qdgl. be.
Der Ausgang des Verstärkers Av nimmt deshalb exponentiell zu, während das -Vref-Potential angelegt wird, und nimmt exponentiell ab, wenn das Erde-Potential angelegt wird. Die sich ergebende Ausgangsspannung schwingt deshalb um einen Mittelwert, der proportional dem gewünschten Verhältnis t-,/(t-, + to) ist.Therefore, the output of the amplifier A v increases exponentially, while the -Vref potential is applied, and decreases exponentially when the ground potential is applied. The resulting output voltage therefore oscillates around an average value which is proportional to the desired ratio t -, / (t-, + t o ).
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Das Potentiometer P7, um: dor .,'"iclerstand L/ seilen Mittel vor für das Absetzen des Nullvertes, um die wahl den unteren Endes der Skala gevünsclitenxalls zn estr.tten. Dio Größe des Bezu ,spotentials bestimmt so den Bereich der Ablesungen, der auf dem Heß :erät angezeigt wird.The potentiometer P 7 in order. Dor, '"iclerstand L / ropes agent prior to the deposition of the Nullvertes to optionally the lower end of the scale gevünsclitenxalls zn estr.tten Dio size of Bezu, spotentials determined as the range of readings. , which is displayed on the Hess: erät.
Im Betrieb wird die exponentielle Rückkopplung schaltung, die aus R.,-, und C1- besteht, mit einer im Vergleich zu den Zeiträumen t-, und t.-, langen Zeitkonstante versehen, damit die Schwankung im Ausgang des Verstärkers uh den Mittelwert klein ist. Der Ausgang dos Verstärkers A-, ist deshalb proportional zu dem gewünschten Verhältnis ti/Ct-, + to). Die Verwendung der Abweichungseinstellung, die an dem Potentiometer P^ eingestellt wird, gestattet einem Meßbereich, wie s. B. der klinischen .Temperatur, auf dem Milliamperemeter bei einer solchen Einstellung wiedergegeben zu v/erden, da zwecks maximaler Ablesbarkeit fast die ganze Skala des Instruments benutzt wird. 80 wird eine sehr genaue Analoganzeige der Temperaturveränderung ermöglicht.In operation, the exponential feedback circuit, which consists of R., -, and C 1 - is provided with a long time constant compared to the periods t, and t, so that the fluctuation in the output of the amplifier uh the mean value is small. The output of the amplifier A- is therefore proportional to the desired ratio ti / Ct-, + t o ). The use of the deviation setting, which is set on the potentiometer P ^, allows a measuring range, such as the clinical .Temperature, to be reproduced on the milliammeter with such a setting, since almost the entire scale of the Instruments is used. 80 a very accurate analog display of T e is made possible mperaturveränderung.
Die Analogmessung kann durch eine Digitalmessung am Ausgang des Verstärkers A75 ersetzt werden, indem lediglich das Milliamperemeter durch ein Digital-Voltmeter ersetzt wird. In diesem Fall kann es notwendig sein, einen Filter einzuschließen, um jede Schwankung auszuschalten, die durch das Ein- und Ausschalten des Analogschalters S-, erzeugt wird.The analog measurement can be replaced by a digital measurement at the output of the amplifier A 75 by simply replacing the milliammeter with a digital voltmeter. In this case, it may be necessary to include a filter to eliminate any fluctuation caused by turning the analog switch S- on and off.
In Fig. 7 ist ein Verfahren der direkten Digitalumwaiidlung des Ausgangs eines Empfängers veranschaulicht. Diese Um-.wandlung wird unter Verwendung der logischen Anordnung nach Fig. 7 bewirkt, indem der Vorgang über den Schalter S2 eingeleitet wird. Schließen des Schalters Sp veranlaßt den Ein-Schuß-Multivibrator OS1, die Zähler GIi1 und zurückzustellen und so das Flip-Flop. FF2 für das T;/irk-Referring to Figure 7, there is illustrated a method of direct digital conversion of the output of a receiver. This conversion is effected using the logic arrangement according to FIG. 7, in that the process is initiated via switch S2. Closing the switch Sp causes the one-shot multivibrator OS 1 to reset the counters GIi 1 and and so the flip-flop. FF 2 for the T ; / irk-
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sarnnachen der Tore G-, und Gp einzustellen. Der Oszillator OSC erzeugt eine Zeitgeberimpulsfolge über die Tore G^ und G9 zu den Zählern CH1 und Clip· Die Zeitgeberimpulsfolge hat eine Frequenz, die größer als die Frequenz des Wandler ε ist. Y/enn der Zähler CN1 überfließt, wird sein Ausgang gekoppelt zum Rückstellen des Eingangs des Flip-Flops FFp, wodurch das Flip-Flop FFp in die Grundstellung geht. Dies beendet das /arbeiten der Zähler CN-, und Clip infolge der jetzt den Toren G-, und Gp auferlegten Sperrung. An dieser Stelle enthält der Zähler CNp eine Zählung, die proportional den Verhältnis -I1Ht1 + to) ist. Durch Wah}. der maximalen Zählungsstellung des Zählers CIT-,, der Zählung, bei der Überfließen eintritt, stellt der Zähler CfU eine geeignete Zahlenv/iedergabe der erforderlichen gewandelten Messung dar. Beispielsweise wird, wenn die Körpertemperatur gemessen wird, der Bereich von CN1 und CN,-., um die CNp-Zählung zwischen 95,00 - 110,00, was Farenlieit-Grade darstellt, sich verändern zu lassen, eingestellt. Selbstverständlich können auch Celsius-Grade benutzt werden, und andere Bereiche können dargestellt werden in "Übereinstimmung mit den gewandelten, gewünschten Parametern. Das Rückstellen des Flip-Flops FF2 löst die Übertragung der Zählung von dem Zähler CIT2 zu einem Anzeigebild-Trennspeicher DB1 (display buffer), der das Anzeigebild aktiviert. Der Anzeigebild-Trennspeicher ΏΒ-^ und das Anzeigebild DS können von konventioneller Beschaffenheit sein, wie z.B. eine integrierte Treiberschaltung, die eine Leuchtdiodenanzeige, Flüssigkristalle, Anzeigeröhren Op dgl. erregt und über konventionelle Schaltkreise S^ und S/. aktiviert wird.Set gates G- and Gp afterwards. The oscillator OSC generates a timer pulse train via the gates G ^ and G 9 to the counters CH 1 and Clip · The timer pulse train has a frequency which is greater than the frequency of the converter ε. If the counter CN 1 overflows, its output is coupled to reset the input of the flip-flop FFp, whereby the flip-flop FFp goes into the basic position. This stops the counters CN- and Clip from working as a result of the lock now imposed on gates G- and Gp. At this point the counter CNp contains a count which is proportional to the ratio -I 1 Ht 1 + t o ). By wah}. the maximum count position of the counter CIT- ,, the count at which overflow occurs, the counter CfU represents a suitable numerical representation of the required converted measurement. For example, when the body temperature is measured, the range of CN 1 and CN, - . to change the CNp count between 95.00-110.00, which are Farenlieit degrees. Of course, Celsius degrees can also be used, and other ranges can be displayed in accordance with the converted, desired parameters. Resetting the flip-flop FF2 triggers the transfer of the count from the counter CIT 2 to a display image separating memory DB 1 ( display buffer), which activates the display image. The display image separating memory ΏΒ- ^ and the display image DS can be of conventional nature, such as an integrated driver circuit that excites a light-emitting diode display, liquid crystals, display tubes Op, and the like via conventional circuits S ^ and S /. Is activated.
Der Mono-Vibrator OS2 wird ferner jedesmal aktiviert, wenn der Ausgang des Empfängers abfällt, und der Mono-Vibrator OG- jedesmal, wenn die Spannung steigt. Jeder Mono-Vibrator hat einen negativen Ausgangsimpuls mit einer Dauer von angenähert 3/4-teln der Periode der Wandlerwelle. Da der eine oder beide dieser Ausgänge solange niedrig sind, als dieThe mono vibrator OS 2 is also activated every time the output of the receiver drops, and the mono vibrator OG- every time the voltage rises. Each mono vibrator has a negative output pulse with a duration of approximately 3/4 of the period of the transducer wave. Because either or both of these outputs are low as long as the
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Wandlerv/Glle kontinuierlich empfangen wird, bleibt der · Ausgang des Tores G7 hoch. Wenn während der Abtastperiode ein Empfänger nicht so positioniert ist, daß er eine fortlaufende Folge von Wandlerimpulsen empfängt, tritt das Tor G^ gegebenenfalls in einen negativen .Übergang ein, •wenn die Zeitgeberperiode der Mono-Vibratoren OS^1 und OS^ überschritten wird, wodurch der Mono-Vibrator OS1 veranlaßt wird, wieder eine Umwandlung auszulösen. Diese Schaltung gewährleistet somit, daß gültige Ablesungen fortlaufend ermöglicht werden.Wandlerv / Glle is continuously received, the output of gate G 7 remains high. If during the sampling period a receiver is not positioned in such a way that it receives a continuous train of transducer pulses, the gate G ^ may enter a negative transition, • if the timer period of the mono vibrators OS ^ 1 and OS ^ is exceeded, whereby the mono-vibrator OS 1 is caused to trigger a conversion again. This circuit thus ensures that valid readings are continuously made possible.
Hinsichtlich der in Fig. 6 veranschaulichten Analog-Schaltung ist bemerkenswert, daß keine Stromkreise für die Gewährleistung der Gültigkeit der Ableseanzeigen notwendig sind, da das Fehlen eines Signals Ablesungen abseits der Skala veranlaßt und aussetzende Signale sprunghafte Ablesungen. Regarding the analog circuit illustrated in FIG. 6 It is noteworthy that no circuits are necessary to ensure the validity of the readings are because the absence of a signal causes off-scale readings and intermittent signals cause erratic readings.
Gemäß Fig. 8 wird ein Phasenfeststellkreis verwendet, um einen positiven Ausgang zu erhalten, wenn das Wandlersystem gemäß Fig. 2D für die Übertragung gebraucht wird. Wenn also der umgekehrte Ausgang des Flip-Flops FF-,, der in Fig. 4A dargestellt ist, auf den Verstärker A, geschaltet wird, ist, der Ausgang negativ anstatt positiv. Ein negativer Ausgang wird durch einen Komparator-Verstärker A^ festgestellt, der seinerseits das Flip-Flop FF^ veranlaßt, seinen Zustand zu ändern und d.adurch den korrekten Empfängerausgang in den Verstärker L-? zur Berichtigung der Polarität des Signals zu schalten. Dies wird durch Schalten des komplementierten Ausgangs in das Tor G^ erreicht und des unkomplementierten Ausgangs in das Tor Gj-. Der Empfang des Signals mit der unkorrekten Polarität durch die in Fig. 6 dargestellte Analogeinheit wird in dem Verstärker A^ umgekehrt und wählt so das Tor G1- aus, das dem nichtkomplementierten Ausgang des Flip-Flops FF-, gestattet,Referring to Figure 8, a phase detection circuit is used to obtain a positive output when the transducer system of Figure 2D is used for transmission. Thus, if the inverted output of flip-flop FF-, shown in Figure 4A, is switched to amplifier A, the output will be negative rather than positive. A negative output is determined by a comparator amplifier A ^, which in turn causes the flip-flop FF ^ to change its state and thus the correct receiver output in the amplifier L-? to correct the polarity of the signal. This is achieved by switching the complemented output into gate G ^ and the uncomplemented output into gate Gj-. The reception of the signal with the incorrect polarity by the analog unit shown in Fig. 6 is reversed in the amplifier A ^ and thus selects the gate G 1 - which allows the non-complemented output of the flip-flop FF-,
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durch das Tor Gg zum Eingang in den Analog-Anzeigekreis nach Fig. 6 zu gehen.through the gate Gg to the input in the analog display circuit to go to Fig. 6.
Die Senderschaltungen nach Fig. 2 eignen sich besonders für die Eichung, wenn sie als integrierte Schaltung dargestellt sind. So kann der Wandler, wenn Widerstände darauf niedergeschlagen sind, geeicht werden, um eine richtige Ablesung an zwei Punkten seiner Skala zu erzeugen. Dies läßt sich erreichen dadurch, daß der temperaturempfindliche Widerstand Rp in zwei Teilen gesichtet werden kann, einem größeren Teil R2 1, der druckempfindlich ist, und einem kleineren Teil R2". Der Ausgang an einem gewählten Punkt läßt sich durch Trimmen des Widerstands auf eine 1 einstellen. Selbstverständlich lassen sich andere Formen der Eichung durch Voreinstellen der Widerstände R1 und R2 im Rahmen der Erfindung verwirklichen.The transmitter circuits according to FIG. 2 are particularly suitable for calibration when they are shown as an integrated circuit. Thus, with resistors deposited on it, the transducer can be calibrated to produce a correct reading at two points on its scale. This can be accomplished by allowing the temperature sensitive resistor Rp to be viewed in two parts, a larger part R 2 1 which is pressure sensitive and a smaller part R 2 ". The output at a chosen point can be made up by trimming the resistor set a 1. Of course, other forms of calibration can be implemented by presetting the resistors R 1 and R 2 within the scope of the invention.
Die kapazitive Kopplung der Sender- und Empfänger-Antennen läßt sich durch irgendwelche konventionelle Techniken verwirklichen. Beispielsweise kann der Sender und der Empfänger jeweils eine leitende Platte oder einen Draht umfassen, der in der Nähe der Außenfläche ^eder Einheit angeordnet ist. Das Koppeln wird also dadurch erreicht, daß die entsprechende Antenne eines Empfängers in die Nähe der Antenne eines Senders gebracht wird.The capacitive coupling of the transmitter and receiver antennas can be implemented by any conventional technique. For example, the transmitter and receiver may each comprise a conductive plate or wire, which is located near the outer surface of each unit is. Coupling is thus achieved by placing the corresponding antenna of a receiver in the vicinity of the antenna a transmitter is brought.
Zum Zwecke der Erläuterung und als Beispiele ohne jede Beschränkungsabsicht werden nachstehend Schaltungsbauteile mit entsprechenden Bemessungsparametern angegeben.For purposes of illustration and as examples, there is no intention of limitation circuit components with the corresponding design parameters are specified below.
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1·P
1·
Fig. 6 - R13: 500 kFig. 6 - R 13 : 500 k
R14: 100 kR 14 : 100 k
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5 0 9835/07325 0 9835/0732
Die Verstärker können konventionelle Differentialverstärker sein. So kann A-,A-, /U74l, A0A2 /U71O, hergestellt von der Pairchild Instrument Corporation, sein.The amplifiers can be conventional differential amplifiers. For example, A-, A-, / U740, A 0 may be A 2 / U710 manufactured by Pairchild Instrument Corporation.
Es ist zu betonen, daß die Wandlerparaiaeter, die übertragen und aufgenommen werden, eine Vielzahl von physikalischen Zuständen umfassen können, einschließlich Temperatur, Dehnung und andere feststellbare Größen, für die die Erfindung sich als brauchbar erweist.It should be emphasized that the converter parameters that transmit can include a variety of physical states, including temperature, Elongation and other determinable quantities for which the invention is found useful.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OHJ | Non-payment of the annual fee |